Геоэкологические особенности современных экзогенных рельефообразующих процессов межгорных котловин Селенгинского среднегорья

Актуальность темы

Нерациональное природопользование человека часто приводит к ускорению или возникновению негативных экзогенных процессов в окружающих его ландшафтах. Значительное увеличение площадей пахотных угодий, с периода освоения целинных земель, интенсивный выпас скота на степных участках, сплошные вырубки леса на горных склонах без применения почвозащитных мероприятий и слабом развитии лесомелиорации привели к широкому распространению на территории Байкальского региона процессов ветровой и водной эрозии во второй половине XX в. По состоянию на начало 1993 г. в бассейне оз. Байкал числилось около 1100 тыс. га эродированных и эрозионноопасных земель сельскохозяйственного назначения. Около 20% площади сплошных вырубок леса подвержено эрозионным процессам: Межгорные котловины и понижения, дренируемые водотоками различной величины, периодически подвергаются наводнениям, наносящими значительный экономический и экологический ущерб. Различные экзогенные* процессы в регионе нередко возникают и активизируются при строительстве новых транспортных магистралей, промышленных и гражданских сооружений, разработке месторождений полезных ископаемых.

Все это свидетельствует о важнейшей роли человека в возникновении и проявлении современных экзогенных рельефообразующих процессов, и свою очередь, значительном влиянии на него последних. Особенно остры эти геоэкологические взаимоотношения между человеком и экзогенными процессами на интенсивно хозяйственно освоенных территориях, каковыми в Байкальском регионе являются межгорные котловины Селенгинского среднегорья. На территории последних проводились исследования лишь отдельных процессов экзодинамики (почвенно-эрозионных, эоловых). Оценки комплекса экзогенных процессов, их распространения, взаимосвязей между собой, а также природными и антропогенными факторами не проводилось. Не было на территории Селенгинского среднегорья и длительных (более 5 лет) рядов наблюдений за динамикой современных экзогенных процессов. Без результатов данных исследований невозможна успешная борьба с неблагоприятными экзодинамическими процессами и их последствиями.

Цель диссертационной работы заключается в исследовании геоэкологических особенностей пространственно-временных закономерностей развития современных природно-антропогенных экзогенных рельефообразующих процессов (экзоморфогенеза) в межгорных котловинах Селенгинского среднегорья. Для достижения поставленной цели потребовалось решить ряд задач:

1) оценить значение природных и антропогенных факторов в формировании современной структуры экзогенных процессов межгорных котловин Селенгинского среднегорья;

2) выявить спектр современных экзогенных процессов межгорных котловин Селенгинского среднегорья;

3) исследовать и оценить характер распространения процессов современного природно-антропогенного экзоморфогенеза в межгорных котловинах;

4) проследить и изучить динамику экзогенных процессов в зависимости от характера и степени антропогенного воздействия.

Объекты исследований — ареалы распространения современных природно-антропогенных процессов экзоморфогенеза межгорных котловин Селенгинского среднегорья.

Предмет исследования — геоэкологические особенности и закономерности современного экзоморфогенеза межгорных котловин Селенгинского среднегорья.

Фактический материал. Работа основана на материалах многолетних (1985;1991 и 1995;2011 гг.) экспедиционных исследований автора современной морфоскульптуры межгорных котловин Селенгинского среднегорья и геоэкологических особенностей ее формирования. Наиболее детальные исследования всего комплекса процессов экзоморфогенеза были проведены в Тугнуй-Сухаринской межгорной котловине. Полустационарными наблюдениями за овражной эрозией и эоловыми процессами, помимо Тугнуй-Сухаринской, были охвачены также Чикойская, Куйтунская, Урлукская котловины, Шергольджинские межгорные понижения, долина р. Селенги, межгорные котловины бассейна р. Селенги на территории Монголии. Были проанализированы историко-картографические, аэрокосмические и тематические фондовые материалы для бассейнов рек Куйтунки, Сухары, Тугнуя, Чикоя. На основании анализа построены различные морфодинамические и морфометрические карты: ведущих экзогенных рельефообразующих процессов, густоты овражно-промоинной сети, средних углов наклона и др.

Методика исследований. Во время экспедиционных исследований применялись современные полевые методики описания и наблюдения за динамикой эрозионных, эоловых, флювиальных, техногенных, озерных, криогенных и других форм рельефа различного генезиса. Составлялась их детальная морфологическая и морфометрическая характеристика, изучались природные и антропогенные факторы их развития. Динамика форм размыва, эоловой денудации и аккумуляции изучалась методом реперов и инструментальных съемок. Топографическая привязка на' местности экзогенных форм рельефа к системе географических координат проводилась с помощью приемника системы глобального позиционирования (GPS) «Garmin», способного конвертировать данные в электронный формат Arc/Info. Пространственная структура экзогенного рельефообразования исследовалась с использованием концепции ведущего процесса. Ареалы ведущих экзогенных рельефообразующих процессов выделялись согласно классификации экзогенных процессов рельефообразования суши В. Б. Выркина (1986). Карты ведущих экзогенных рельефообразующих процессов и аридности климата были составлены и проанализированы с помощью программных средств ГИС (Easy Trase, ArcView, Arc/Info) При построении изолинейных карт средних углов наклона, густоты овражно-промоинной сети ключевых участков в бассейне р. Чикой использовался метод «скользящего» кружка В. А. Червякова.

Научная новизна. Впервые для межгорных котловин Селенгинского среднегорья оценена пространственная структура современных экзогенных рельефообразующих процессов, получены данные о динамике и условиях, развития склоновых водно-эрозионных, эоловых, флювиальных процессов за значительные промежутки времени (от 1 года до 62 лет), выявлена их существенная обусловленность антропогенными факторами. Продолжительность наиболее достоверных мониторинговых натурных исследований за овражными процессами составила более 20 лет, эоловыми — 15 лет. Впервые построены карты ведущих рельефообразующих процессов в средних масштабах: 1:100 000 и 1:500 000, что потребовало значительной детализации исследований в отличие от выполненного другими исследователями мелкомасштабного картографирования процессов. Построенные карты ведущих экзогенных рельефообразующих процессов впервые проанализированы сравнительно с их климатическими условиями и с помощью современных геоинформационных технологий.

Практическое значение. Данные о территориальном распределении экзогенных рельефообразующих процессов, условиях и интенсивности проявления могут быть применены при разработке и проектировании наиболее оптимальных с учетом нынешней экономической и экологической обстановки почвозащитных, противоэрозионных, противопаводковых и других инженерно-технических мероприятий. Результаты диссертационных исследований были использованы при составлении «Субрегиональной программы действий по борьбе с опустыниванием для Республики Бурятия, Агинского Бурятского автономного округа и Читинской области» (2000), разработке экологического зонирования Байкальской природной территории (2002), отчетов по текущему состоянию природной среды и уровню техногенной нагрузки на участке НПС Ангарск — НПС Джида и уточнению особенностей географических характеристик вдоль трассы нефтепровода Россия-Китай на территории Республики Бурятия (2001, 2002), проекта ГЭФ «Организация мониторинга биоразнообразия на модельной территории (бассейн рек Тугнуй-Сухара)» (2002), проекта программы ТАСЛЭ — Байкал «Управление природными ресурсами в бассейне озера Байкал» «Рациональное использование лесостепных ландшафтов технологическими методами полукочевого животноводства» (1998), подготовке исходных данных для разработки документации по оценке воздействия и охране окружающей среды проектов освоения месторождений полиметаллических руд «Озерное», «Ермаковское», «Назаровское» (2006;2007). Отработанные при выполнении работы методические приемы исследования и картографирования экзогенных рельефообразующих процессов были применены при выполнении проекта по ландшафтному планированию района дельты р. Верхняя Ангара (2000;2001), проекта по оценке существующего состояния территории и геологической среды в зоне влияния Мокского гидроузла (2008). Данные о регулярных наблюдениях автора за динамикой процессов экзоморфогенеза в исследуемом регионе включены в ежегодные доклады Правительственной комиссии по Байкалу «Охрана озера Байкал и обеспечение рационального природопользования на Байкальской природной территории» (1999—2003), отчеты проекта «Комплексный мониторинг аридных экосистем Забайкалья» Программы фундаментальных исследований Отделения наук о Земле РАН «Развитие технологий мониторинга, экосистемное моделирование и прогнозирование при изучении природных ресурсов в условиях аридного климата» (2005;2007), проекта интеграционного СО РАН (2007;2008) и Программы фундаментальных исследований Президиума РАН (2009;2010) «Разработка системы комплексной индикации процессов опустынивания для оценки современного состояния экосистем Сибири и Центральной Азии, создание на ее основе прогнозных моделей и системы мониторинга».

Апробация работы. Отдельные материалы и положения диссертации были доложены автором на I и II региональных конференциях молодых ученых-биологов «Вклад молодых ученых в решение вопросов Продовольственной программы» (Улан-Удэ, 1985, 1987), региональной конференции «Эколого-географическое картографирование и оптимизация природопользования в Сибири» (Иркутск, 1989), региональной школе-семинаре «Проблемы моделирования в геоморфологии. Подходы и методы» (Новосибирск, 1990), XII конференции молодых географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 1997), конференциях, посвященных памяти Б. Р. Буянтуева и Д. Б. Базарова (Улан-Удэ, 1996, 1998), региональной конференции «Устойчивое развитие: проблемы охраняемых территорий и традиционное природопользование в Байкальском регионе» (Чита, 1999), Российском национальном совещании по обсуждению Субрегиональных программ действий по борьбе с опустыниванием (Абакан, 2000), Международной научной конференции по борьбе с опустыниванием (Абакан, 2006), международных научных конференциях «Эколого-географические проблемы развития трансграничных регионов» (Улан-Удэ, 2007), «Трансграничные территории азиатской части России и сопредельных государств: геоэкологические и геополитические проблемы и предпосылки устойчивого развития» (Улан-Удэ, 2009), научных сессиях Байкальского института природопользования СО РАН и Бурятского государственного университета.

Положения автора диссертации о засушливых климатических зонах Забайкалья и его наблюдения о тенденции их сокращения, из-за чего происходит уменьшение интенсивности проявления современных экзогенных рельефообразующих процессов на этих участках, вошли соответственно в «Основные достижения СО РАН за 2000 г.» и «Наиболее важные результаты работ по приоритетным направлениям и программам фундаментальных и ориентированных фундаментальных исследований СО РАН в 2004;2006 гг.» и прозвучали в докладах председателя СО РАН, академика Н. Л. Добрецова на Общем собрании Сибирского отделения РАН 23 марта 2001 г. и научной сессии Президиума СО РАН 14 ноября 2006 г. в г. Новосибирске.

По теме диссертации автором опубликовано 40 работ, из которых 6 статей в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК России для публикации основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук.

Выводы:

1. Для достоверного научного исследования экзогенных процессов необходимо четкое толкование создаваемых ими форм.

2. Развитию овражной эрозии в Селенгинском среднегорье в значительной степени способствует ливневый характер выпадения атмосферных осадков в июле-августе. Именно для этого периода зафиксированы наибольшие величины динамика овражной эрозии.

3. Существенное влияние на развитие овражной эрозии в межгорных котловинах оказывают геоморфологические факторы (крутизна, длина, форма склонов, степень горизонтального и вертикального расчленения рельефа, характер водосборов), а также географическое расположение (экспозиция склонов и наклонных поверхностей), степень защищенности растительностью, характер подстилающих горных пород.

4. Основным геоэкологическим фактором активного развития овражной эрозии в 70−80-х годах ХХ-го столетия явилось экстенсивное пахотное землепользование в котловинах без соблюдения противоэрозионных и почвозащитных мероприятий.

5. Прогнозная оценка, выполненная на основании анализа природных условий развития овражной эрозии, свидетельствует о довольно существенных возможных потерях сельскохозяйственных земель (до 3 — 4%) на интенсивно расчлененных овражно-балочных водосборах. В силах человека предотвратить эти потери при грамотном землепользовании и выполнении противоэрозионных мероприятий, направленных в первую очередь на рассеивание стока на склоновых водосборах в местах его концентрации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Использование методологии системного подхода в совокупности с применением широкого набора методов, включающего наиболее достоверные инструментальные натурные измерения, использование разновременных картографических и космофотоматериалов и их обработку с помощью разных компьютерных программ, построение математических прогнозных моделей, позволило нам многосторонне исследовать геоэкологические особенности пространственно-временного развития современных процессов экзоморфогенеза в межгорных котловинах Селенгинского среднегорья.

Проведенные автором обследования межгорных котловин Селенгинского среднегорья, относящихся к котловинам забайкальского типа, на предмет распространения и развития в них современных экзогенных процессов свидетельствуют, что в них доминируют склоновые водно-эрозионные, эоловые и флювиальные ведущие экзогенные рельефообразующие процессы, которые отличаются наибольшими территориальным распространением, разнообразием морфоскульптуры и интенсивностью проявления. Концепция ведущего процесса, позволяющая рассматривать с позиций экзоморфогенеза полностью площади котловин, дала возможность системно подойти к изучению закономерностей распространения экзогенных процессов в котловинах.

Современный морфометрический облик и структурно-литологическое строение межгорных котловин Селенгинского среднегорья, сформированных прошедшими в течение геологической истории региона несколькими эпохами орогенеза, значительно определяют внутри них направленность и интенсивность современных экзогенных процессов. Проведенные исследования показывают, что особенности рельефа наряду с коррелятными отложениями во многом служат основой диагностики экзогенных процессов в межгорных котловинах Селенгинского среднегорья. Так, например, значительно различаются по масштабам и скоростям проявления эоловые процессы на выделенных нами на составленной карте ведущих экзогенных рельефообразующих процессов и форм рельефа Тугнуй-Сухаринской котловины поверхностях наклонных и слабонаклонных песчаных шлейфов и конусов выноса и внутрикотловинных останцовых гор и суглинисто-щебнистых шлейфов.

Внутри межгорных котловин Селенгинского среднегорья наблюдается определенная закономерная, дифференциация' распределения проявлениям экзогенных процессов, обусловленных особенностями географического положения и рельефа котловин. На условия проявления и характер распространения современных экзогенных процессов котловин существенное влияние оказывают различия микроклимата, литологии подстилающих горных пород, почвенного и растительного покрова предгорных наклонных делювиально-пролювиальных поверхностей противоположных экспозиций: северных и южных, западных и восточных, северо-западных и юго-восточных и т. д.

Сравнительный анализ распространения процессов экзоморфогенеза в различных климатических условиях межгорных котловин убедительно показывает, что в пределах семиаридной климатической зоны котловин, занимающей обычно их срединные части, доминируют эоловые экзогенные рельефообразующие процессы, а в субгумидных и гумидных частяхсклоновые водно-эрозионные.

Средний масштаб картографирования (1:100 000 — 1:150 000) позволил выявить особенности распространения классов ведущих экзогенных процессов внутри межгорных котловин, но не дал возможности объективно подразделить их на более дробные таксономические уровни, классификации: группы, и процессы. Тем не менее, выполненное среднемасштабное картографирование позволило выделить большее, чем при мелкомасштабном, количество ареалов распространения ведущих процессов экзоморфогенеза на различных формах и комплексах рельефа, который вместе с коррелятными отложениями служит основой диагностики процессов.

Выркин, 1998). На территории Тугнуй-Сухаринской котловины при базовом масштабе картографирования 1:100 000 было выделено 210 таких ареалов, площадью от 0,02 до 455,93 км².

Развитие современных экзогенных процессов в межгорных котловинах Селенгинского среднегорья во многом обусловлено нерациональным природопользованием. Наибольшая динамика доминирующих в котловинах склоновых водно-эрозионных и эоловых процессов зафиксирована по результатам многолетних наблюдений в периоды интенсивного землепользования их территорий и на участках с неправильной, игнорирующей почвозащитные и противоэрозионные меропрития технологией обработки (например, распашка вдоль склонов) и использования земель, неправильным расположением почвозащитных сооружений и т. д.

Многолетние ряды наблюдений позволили выявить два основных геоэкологических периода проявления экзогенных процессов в регионе при разных эпохах современной политики землепользования: их активизации при экстенсивном землепользовании 30−80-х годов ХХ-го века и снижения их интенсивности в конце ХХ-го — начале ХХ1-го столетий при сокращении площадей используемых сельскохозяйственных угодий. Снижение антропогенного воздействия в новейшее время на экосистемы котловин способствует восстановлению естественных ландшафтов, что приводит к уменьшению аридизации и интенсивности процессов экзоморфогенеза.

Проведенное детальное рассмотрение процесса овражной эрозии, его факторов и динамики, натурные исследования и данные историко-картографических материалов напрямую свидетельствует об основной роли антропогенного фактора в современном проявлении этого процесса. Однако негативный эффект проявления современного экзоморфогенеза в межгорных котловинах Селенгинского среднегорья во многом может быть существенно ослаблен при соблюдении землевладельцами и землепользователями мероприятий, предусмотренных Земельным кодексом Российской Федерации, что также подтверждается рядом проведенных наблюдений.